壓縮空氣在噴涂工藝中有著重要的作用,既可推動加壓泵活塞運動和給涂料罐加壓,也是空氣噴槍使涂料霧化的動力。它不僅在噴涂工藝中有著重要作用,而且廣泛應用于各種氣動設備、氣控設備中,可對氣動供水系統(tǒng)、滅火系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)進行控制,用于液體和固體的輸送、攪拌等操作,甚至可用于防腐處理。因此,了解壓縮空氣的制備及性能很重要。
1.空氣的性質
在地球表面高度平均為300km的范圍內(nèi)包圍著一層大氣,即我們呼吸的空氣。空氣是氣體混合物,大約由78%的氮氣和21%的氧氣組成,其中還含有少量的水蒸氣、二氧化碳及惰性氣體。空氣雖然很輕,但仍是有重量的,所以會對地球表面產(chǎn)生壓力,把由空氣重量對地球表面產(chǎn)生的壓強稱為大氣壓力。在地球海平面上受到的大氣壓力最大為101.325kPa,隨著海拔高度的增加,空氣密度減少,大氣壓力逐漸降低。
空氣與其他氣體物質一樣,具有可壓縮性,受到的壓力増加,體積就減少,而且成反比例關系,當受到的壓力增大10倍時,體積就縮小到原來的1/10。
2.空氣的標準狀態(tài)
由于隨著溫度、壓力的變化,空氣的體積、密度經(jīng)常發(fā)生變化,為便于進行相互比較,把溫度為20.C、相當濕度為36%、大氣壓力為101.325kPa的空氣稱為空氣的標準狀態(tài),此時空氣的密度約為1.29g/L。
3.壓縮空氣的性質
當常壓下的空氣在機械力的作用下被壓縮到儲氣罐中時,它的體積縮小,壓力上升就成為壓縮空氣。壓縮空氣具有相當大的能量,當它向外釋放時能對外做功。把制備壓縮空氣的機械稱為空氣壓縮機,把利用壓縮空氣為動力的機械稱為氣動設備。空氣壓縮機的工作能力通常是用它的產(chǎn)氣能力來表示的,在單位時間內(nèi)產(chǎn)生具有_定壓力的壓縮空氣的數(shù)量越多,空氣壓縮機的工作能力越強。由于壓縮空氣的體積是隨壓力變化的,為便于相互比較,在表示體積時必須標明它的壓力。同樣氣動設備的工作能力可用壓縮空氣的耗氣量來表示,把在單位時問內(nèi)消耗一定壓力的壓縮氣體的數(shù)量稱為耗氣量。所以表示壓縮機和氣動設備的工作能力時都用到兩個指標:體積流量和氣體壓力。如某臺氣動設備的耗氣量為氣體壓力等于689.5kPa時,氣體流量為0.283m3/min。它的意義是當表壓為689.5kPa時,該設備的耗氣量為0.283m3/min。
4.空氣狀況對空氣壓縮機工作能力的影響
由于空氣壓縮機的理論工作能力都是折算成標準狀態(tài)下空氣體積表不的。所以只有在壓縮機人口處吸入的是標準狀況下的空氣時,它才有這種工作效率,而實際狀況往往會有偏差,主要表現(xiàn)在以下幾種情況。
(1)海拔高度變化由于大氣壓力和空氣密度都是隨海拔高度降低的,所以在高海拔地區(qū)使用同一臺壓縮機產(chǎn)生的壓縮空氣要比低海拔地區(qū)少。這是由于空氣壓縮機入口處的空氣壓力要比標準狀態(tài)值低的緣故,一般海拔高度每上升305m,空氣壓縮機的產(chǎn)氣能力就會下降3%。
(2)環(huán)境溫度的變化當空氣壓縮機在環(huán)境溫度高于標準狀態(tài)的20℃的條件下工作時,由于壓縮機入口處吸入的空氣密度要比標準狀態(tài)時低,所以空氣壓縮機的實際產(chǎn)氣能力會下降。當環(huán)境溫度高于20℃時,每升高4.6℃,壓縮機的產(chǎn)氣能力就會下降2%。而在37℃的條件下工作,它的產(chǎn)氣能力要下降6%左右,所以夏天應把壓縮機放在陰涼通風的地方工作。
(3)壓縮生熱造成的誤差由于空氣被壓縮時會產(chǎn)生熱量,所以從壓縮排出口排出的壓縮空氣是熱的,根據(jù)壓縮機的類型和工作壓力的不同,壓縮空氣的溫度可在65~260℃的范圍內(nèi)變化,工作壓力越高,產(chǎn)生的熱量也越多,壓縮空氣的溫度也越高。當熱的壓縮空氣進入儲氣罐后,由于此時氣體的體積是固定的,溫度升高它的壓力也變大,所以儲氣罐上的壓力表讀數(shù)會較高,但這并不是儲氣罐工作時的壓力。當熱量散去后,氣體溫度下降,雖然并沒有用氣,容器中的氣壓也會下降,這是因為在體積一定的情況下,壓力是與溫度成正比的。為了解儲氣罐的實際壓力,應在壓縮空氣的溫度與室溫(或環(huán)境溫度)持平時才測量空氣壓力。為了避免測量的誤差,一般在壓縮機出口與儲氣罐之間接一個后冷卻器,使壓縮空氣盡快降溫。
